生态系统基础理论-Umethodscom.PPT

第二章 生态系统基础理论 第一节 生态系统基础理论 第二节 生态系统的能量流动与物质循环 第三节 城市生态系统 第四节 生态系统平衡及其意义 1935年，坦斯利（A．Tansley）提出了生态系统（ecology system）的概念，经林德曼（R．Lindeman）和奥德姆（E．P．Odum）等的发展，生态学从生态系统的组成与结构、能量流动与物质循环、生态因子及其作用和生态系统平衡等方面开展研究。 生态系统：在一定时间和空间内，生物的和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而相互依存的统一整体。 第一节 生态系统的组成与结构 一、生态系统的组成 （一）无生命类 （1）太阳辐射能(solar energy). （2）无机物质(inorganic matter)，如O2、N2、CO2、H2O，Fe等。 （3）有机物质(organic matter)，如碳水化合物、蛋白质、脂类和核酸等。 （二）有生命类 （1）生产者（producer）： 主要绿色植物，能用简单的无机物质合成复杂的有机物质的自养生物（autophyte），也包括一些光合细菌。 其作用是进行初级生产，即光合作用。太阳能只有通过生产者，才能输入生态系统，成为消费者和还原者唯一的能源。 （2）消费者（consumers）： 以其他生物或有机物为食的动物，是异养生物（heterophyte）。 据其食性区分为草食动物（herbivores)、 肉食动物（carnivores）两类。 寄生者（parasite）是特殊的消费者，另外还有杂食者（omnivores ），介于草食动物与肉食动物之间的消费者。 （3） 还原者（decomposers）: 主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物及腐食性动物，属于异养生物。 把复杂的动植物有机残体最终分解为无机物，归还到环境中，被生产者再次利用，又称为分解者。 生态系统还可以根据物质和能量的活动性，分为： 贮存库（reservoir pool） 交换库（循环库）（exchange of cycling pool） ① 贮存库： 生态系统中，除运转的物质和能量外，有一部分属于贮存的物质和能量。 包括生产者自身的一部分碳素，经过长期矿化作用形成为泥炭，如化石，珊瑚礁等；有的则转化成为化石燃料，例如石油和煤等；有的则流入大海形成沉积物，它们都暂时或长期地离开了生态系统的循环而贮存起来。（见图2-2） ② 交换库或循环库： 生物体与大气圈、水圈和生物圈之间的物质循环和能量流动。 与贮存库相反，它们之间的交换是迅速的，但容量小，而且很活跃。 （见图2-2） 二、生态系统的结构 生态系统中生物种类、种群数量、种的空间配置（水平的和垂直的分布），时间变化（发育、演替和季节性变化）是生态系统的结构特征，这些特征与植物群落的结构特征相一致。 城市生态系统，不同阶层的人，或不同经济收入的人，同样具有不同的空间分布格局。 生态系统的营养结构：以营养为纽带和链条，把生物与非生物紧密的结合起来，构成以生产者、消费者、还原者为中心的三大功能类群。 第二节 生态系统的能量流动与物质循环 能量（energy）来源于太阳。 （1）热能，它温暖大地，推动水分循环，产生空气和水的环流； （2）光化学能，为植物光合作用所利用和固定，而形成有机化合物，成为生命活动的能源。 一、能量流动 （一）能量的基础知识 能量的流动和转化，服从于热力学第一定律和第二定律。 热力学第一定律: “在自然界的一切现象中，能量既不能创造，也不能消灭，而只能以严格的当量比例，由一种形式转变为另一种形式。” △E=Q—W，其中，△E是系统内能的改变；Q是系统从外界吸收的热量；W是系统对外界所作的功。 热力学第二定律：非生命的自然界发生的变化，都不必借助于外力的帮助而能自动实现，即自发过程或自动过程。热自发的从高温物体传到低温物体，直到两者温度相等。 当顶级生态系统达到平衡时，即自由能最小或等于零，熵值最大。系统能够自发地向顶级方向发展，到自由能最小和熵值最大时为限度。 （二）生态系统的能量流动规律 (1)初级生产（primary production）：生态系统通过光合作用进行能量积累的过程。 初级生产力（primary productivity）：初级生产积累能量的速率。 生态系统的能量流动和物质循环，都以初级生产为基础，它又是生态系统能源的基础。 ?????????? ? ?????? 初级生产就是植物光合作用过程。 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 能量转变为112 kcal/mol。（见图2-3） （2）总初级生产（gross primary pr